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  最近，萊斯大學展示了石墨烯最神奇用途，那就是用到食物上，也就是說石墨烯被雕刻進食物中，面包、豆腐、肉類等等，這樣一點都不妨礙你把它們吃進去。

  研究人員開發了一種激光誘導石墨烯(LIG)的新型材料，這種材料的好處是，石墨烯蝕刻劑擁有導電性，所以其可以讓RFID標簽和傳感器直接被嵌入到食物中。

  對于人類而言，這樣石墨烯被融入后，你就能知道食物的歷史、安全、產地等，以及可能潛在的微生物污染物警告。

  這項新型研究發表于美國化學會雜志《ACS Nano》，它演示了激光誘導產生的石墨烯可以被燒入紙張、紙板、衣服、 煤炭和特定食物，甚至是吐司面包中。

（圖片來源： 萊斯大學 / Jeff Fitlow）

  萊斯大學實驗室化學家 James Tour 曾將女童軍餅干轉變為石墨烯，現在正在研究將石墨烯圖案寫入到食物和其他材料上，從而快速地將導電識別標簽和傳感器嵌入到產品自身中。Tour 表示：“這不是墨水。這是將材料本身轉化為石墨烯。”

  Tour 實驗室認為“任何具有適當碳含量的物品都可以轉化為石墨烯”，而這項工藝正是這一論點基礎上的拓展。最近這些年，實驗室在這一方法基礎上開拓研究，通過商用激光改變廉價聚合物薄膜的頂層，從而制造出石墨烯泡沫材料。這種泡沫材料由交聯的微型石墨烯薄片組成，而石墨烯是由單層碳原子組成的二維材料。

  多束激光通過一個散焦的光束傳遞，使得研究人員能夠將LIG圖案寫入到衣服、紙張、椰子殼和軟木上，也包括吐司。（這種面包先經過烘烤再“碳化”其表面。）這項工藝可在空氣中以及室溫條件下展開。

（圖片來源： 萊斯大學 / Jeff Fitlow）

  Tour 表示：“在某些情況下，多束激光會制造出兩步反應。第一步，激光通過光熱的方式將目標表面轉化為無定形碳。然后，在隨后的激光傳輸過程中，選擇性吸收的紅外光線將無定形碳轉化為LIG。我們發現波長是很重要的因素。”

  當研究人員發現，通過簡單調高激光器的功率無法在椰子或者有機材料上制造出更好的石墨烯時，他們開始轉向多束激光和散焦。然而，調整這一工藝將使得他們通過兩次激光照射椰子皮，制造出一種微型超級電容，形狀好似萊斯大學的首字母“R”。

  散焦激光加速了許多材料的制作工藝，因為更寬的光束讓目標上的每個點都可以在單個光柵掃描下被激光照射很多次。Tour 說，這也使得研究人員可以很好地控制產品。散焦讓它們可以將之前不適合的聚醚酰亞胺轉化為LIG。

（圖片來源： 萊斯大學 / Jeff Fitlow）

  論文的合作領導作者之一、萊斯大學的研究生 Yieu Chyan 表示：“我們也發現，我們可以在面包或者紙張或者衣服中加入阻燃劑，促進無定形碳的形成。現在，我們能夠利用所有這些材料，并在空氣中直接轉化它們，而無需可控的空氣箱或者更加復雜的方法。”

（圖片來源： 萊斯大學 / Jeff Fitlow）

  Tour 表示，所有目標材料的通用元素是木質素。木質素是一種復雜的有機聚合物，可以形成剛性的細胞壁。之前更早的研究將它作為一種碳前體，燃燒全干材中的LIG。軟木、椰子殼和土豆皮具有更高的木質素含量，從而更容易轉化為石墨烯。

  LIG 能以圖案的形式寫入到目標材料中，并作為超級電容使用。超級電容是一種電催化劑，可用于燃料電池、RFID 天線、生物傳感器以及其他應用。

  Tour 表示：“我們通常不會看到某些東西的優點，直到我們將它實現。也許所有的食物都會具有一個小型RFID標簽，其中含有是生產地址、生產日期、生產的國家和城市、以及帶到你桌子上的途徑。”他說，LIG 標簽也可以做成檢測大腸桿菌和食品上其他微生物的傳感器。Tour 表示，“它們可以發光，并向你發送一個信號，讓你不會想吃它。所有這些都不是安裝在食品上的獨立標簽，而是安裝在食品本身中。”

  Tour 表示，柔性可穿戴電子器件將成為這項技術的早期市場。他說：“它的應用包括，將導電線放置到衣服上，你可以用它加熱衣服，或者增加傳感器或導電圖案。”

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08539